Испытания сэндвич-панелей на растяжение, сжатие и изгиб

Сэндвич-панели (СП) — это популярный строительный материал, который активно применяется для облицовки стен и крыш самых разнообразных объектов. Их используют при строительстве жилых домов, производственных цехов, торговых и логистических центров, а также холодильных и морозильных камер. Такая популярность объясняется их трехслойной структурой, состоящей из двух жестких наружных слоев и утеплителя между ними, что обеспечивает хорошие теплоизоляционные свойства. Панели поставляются на стройплощадку в готовом виде и крепятся к основанию саморезами, что обеспечивает высокую скорость строительства и снижение затрат на монтаж по сравнению с традиционными технологиями, не требуя, например, сварочных работ. К их преимуществам также относятся снижение затрат на отопление, архитектурная привлекательность за счет возможности декоративной отделки, высокая огнестойкость, влагостойкость и теплоизоляция.

Однако, как и любой строительный материал, сэндвич-панели имеют свои особенности. Малая толщина панели при большой площади приводит к тому, что конструкция в целом обладает низкой выносливостью. Они также не отличаются длительным сроком эксплуатации, ресурс сооружения из СП не превышает 70 лет, и подвержены воздействию ураганных ветров и землетрясений. Кроме того, к панелям нельзя крепить дополнительные детали инженерных систем.

Учитывая широкое применение СП и их конструктивные особенности, критически важно проводить испытания для оценки их прочности и надежности. Это позволяет убедиться, что панели соответствуют установленным стандартам и выдержат нагрузки, которым будут подвергаться в процессе эксплуатации.
      

Зачем проводят испытания на растяжение, сжатие и изгиб?

Основные механические испытания, которым подвергаются сэндвич-панели, включают проверку на растяжение, сжатие и изгиб. Эти испытания проводятся в соответствии с государственными стандартами, такими как ГОСТ 32603-2021 и ГОСТ 17177-94.

Испытания на сжатие позволяют определить способность панели выдерживать нагрузки, прикладываемые перпендикулярно ее плоскости, например, вес кровли или снега.

Испытания на растяжение оценивают прочность панели на разрыв, что важно при ветровых нагрузках или нагрузках от собственного веса в висячих конструкциях.

Испытания на изгиб показывают, как панель деформируется и выдерживает нагрузки, приложенные к ее поверхности, например, при хождении по кровле или сосредоточенных нагрузках на стенах.

Эти тесты помогают оценить, как материал реагирует на различные типы механических воздействий, подтвердить соответствие характеристик панелей заявленным производителем значениям, которые приводятся в таблицах технических характеристик, включающих удельный вес, приведенный коэффициент теплопроводности и огнестойкость, а также выявить потенциальные дефекты или слабые места в структуре панели или соединении слоев.

Методика проведения испытаний

Методика испытаний на сжатие, растяжение и изгиб сэндвич-панелей подробно описана в ГОСТ 32603-2021. Процесс начинается с отбора образцов из панели, принадлежащей проверяемой партии. ГОСТ определяет зоны вырезки образцов для испытаний на изгиб, растяжение и сжатие.

Для испытаний на сжатие и растяжение выбирают образцы определенного размера, где отношение ширины (b) и высоты (h) должно соответствовать зависимости 100 ≤ b < h (мм).

Испытание на сжатие проводится с использованием специального устройства для сжатия. Образец фиксируется в этом устройстве, а само устройство устанавливается в захваты испытательной машины. Затем подвижному захвату машины сообщается нагрузка, которая возрастает до момента разрушения образца. Значение нагрузки в этот момент фиксируется как разрушающая нагрузка.

Испытание на растяжение проводится аналогично испытанию на сжатие, но сила прикладывается в противоположном направлении, стремясь растянуть образец до разрушения.

Испытание на изгиб проводится по другой схеме. Образец устанавливается на неподвижной траверсе испытательной машины, опираясь на цилиндрические опоры. Нагрузка прикладывается равномерно через распределительную балку. Испытательная машина создает возрастающую нагрузку со скоростью от 1,5 до 3,0 мм/мин до тех пор, пока образец не разрушится.

Оборудование для испытаний

Для проведения механических испытаний сэндвич-панелей требуется специализированное оборудование. Помимо измерительных инструментов, таких как штангенциркуль для измерения размеров образцов с погрешностью ± 0,1 мм, металлическая линейка с точностью ± 1 мм и индикатор часового типа для проверки плоскости поверхности образца с ценой деления 0,1 мм, ключевым оборудованием являются испытательные машины и прессы.

Для создания нагрузки на образец при испытаниях на растяжение и сжатие используется разрывная машина с регулируемой скоростью подвижного захвата от 5 до 25 мм/мин. Для испытаний на изгиб также применяется испытательная машина, создающая возрастающую нагрузку. В целом, универсальные испытательные машины широко применяются для проверки механических свойств материалов при растяжении, сжатии и изгибе.

Компания «Эталон-Профит» является производителем испытательного оборудования, в том числе универсальных (разрывных) машин. В их ассортименте представлены различные серии таких машин, например, серии РКМ, НИМ и X-PRO. Машины серии НИМ описываются как универсальный электромеханический прибор для статического и знакопеременного нагружения при растяжении, сжатии и изгибе с целью анализа физико-механических свойств материалов. Ультрасовременные станки X-PRO предназначены для исследования механических свойств твердых материалов при растяжении, сжатии, изгибе и других видах нагружения. Такие машины от «Эталон-Профит» могут использоваться для проведения упомянутых испытаний сэндвич-панелей. Эти машины оснащены силовой рамой, сервоприводом и микропроцессорной системой управления с пультом оператора, позволяющей регистрировать протоколы и результаты испытаний в цифровом виде.

Помимо универсальных машин, для испытаний материалов, включая строительные, на сжатие и сплющивание, а также изгиб, могут использоваться вулканизационные испытательные прессы. Прессы от «Эталон-Профит», такие как серия РКМ-П, являются универсальными установками, которые могут применяться как технологическое оборудование для формования, так и как испытательное оборудование для проведения механических испытаний. Прессы РКМ-П подходят для испытаний на сжатие строительной продукции, включая сэндвич-панели. Принцип действия гидравлического пресса основан на использовании гидравлической системы для создания высокого давления между нагревательными плитами прессования. Силовой контур пресса включает основание, направляющие колонны, гидроцилиндр и траверсы. Прессы РКМ-П оснащены микропроцессорной системой управления и пультом оператора с программным обеспечением. Программное обеспечение позволяет управлять нагружением в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. Хотя прессы в первую очередь предназначены для вулканизации и формования под действием давления и температуры, их функционал позволяет проводить механические испытания, особенно на сжатие.

Таким образом, для испытаний сэндвич-панелей на растяжение, сжатие и изгиб могут применяться универсальные испытательные машины, способные выполнять все три типа тестов, а также испытательные прессы для проверки на сжатие.

Анализ результатов

После проведения испытаний, на основе полученных данных о разрушающей нагрузке и деформации, с помощью специальных математических формул рассчитываются числовые значения сил растяжения, сжатия и изгиба для каждого образца.

Результаты испытаний оформляются в виде протокола. Этот протокол является важным документом, который включает подробную информацию об испытаниях, такую как: описание образцов, дата их изготовления, номер партии, тип использованного испытательного оборудования, температура и влажность воздуха во время проведения тестов, значение прочности для каждого испытанного образца, среднее арифметическое значение прочностных характеристик для группы однотипных образцов, описание вида разрушения, диаграммы «нагрузка – деформация», а также данные о лаборатории и лицах, проводивших испытания. Программное обеспечение современных испытательных машин и прессов от «Эталон-Профит» позволяет сохранять результаты испытаний в виде массивов данных, таблиц и графиков, например, зависимость нагрузки или температуры от времени, и экспортировать их на внешние носители.

Заключение

Испытания сэндвич-панелей на растяжение, сжатие и изгиб являются фундаментальным шагом для обеспечения безопасности и долговечности строительных конструкций. Эти тесты, проводимые по стандартам ГОСТ, позволяют подтвердить механические свойства панелей, выявить потенциальные слабые места и гарантировать, что материал выдержит эксплуатационные нагрузки.

Использование современного и высокоточного испытательного оборудования, такого как универсальные испытательные машины и вулканизационные испытательные прессы, необходимо для получения достоверных результатов. Компания «Эталон-Профит» предлагает широкую линейку такого оборудования, включая серии универсальных машин РКМ, НИМ, X-PRO и прессов РКМ-П. Эти машины и прессы, соответствующие ГОСТам, оснащены современным программным обеспечением, которое обеспечивает гибкое управление процессами испытаний и точную регистрацию данных.

Контакты Эталон-Профит: 8 (4932) 57-43-34, office@etalon-profit.ru.